鳥類在飛行時(shí)為什么不會(huì)相撞？

在研究無人機(jī)的新技術(shù)時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)鳥類具有在飛行時(shí)避免相撞的本能。

有一個(gè)大家都熟悉的場(chǎng)景，當(dāng)你走在擁擠的人行道上，突然看到另一個(gè)人朝你迎面走來，這時(shí)你們來不及思考如何避讓彼此，而同時(shí)向左或者向右堵住對(duì)方前進(jìn)。這的確是一個(gè)尷尬的境遇，但如果人們能像鳥類一樣，這種情況似乎就可以避免。根據(jù)上周發(fā)表的一項(xiàng)最新的研究顯示，密集成群飛行的鳥類之所以不會(huì)相撞是由于以下兩個(gè)看似簡(jiǎn)單卻至關(guān)重要的適應(yīng)能力。

根據(jù)研究數(shù)據(jù)的分析和建模，鳥類避免相撞的兩個(gè)簡(jiǎn)單策略分別為：

（A）每只鳥都突然向右轉(zhuǎn)；

（B）每只鳥根據(jù)自身的偏好改變其相對(duì)于其他鳥的高度。

這兩種策略都暗示著一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則，即方向和高度的變化可以避免迎面而來的碰撞，無論是動(dòng)物還是機(jī)器。因此研究結(jié)果能夠潛在應(yīng)用于無人機(jī)自動(dòng)防撞機(jī)制的算法設(shè)計(jì)中。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的科學(xué)家來自澳大利亞昆士蘭大學(xué)（University of Queensland），鳥類飛行時(shí)如何避免相撞作為該團(tuán)隊(duì)研究的一部分。他們一直在尋找一種自然界存在的解決方案，用以在日益擁擠的天空中改進(jìn)如何使無人機(jī)可以避免空中碰撞，而鳥類，在他們看來或許能夠提供一些好的解決方案。

該研究小組的組長Mandyam V. Srinivasan在一封電子郵件中說道：“鑒于鳥類正面碰撞很少被觀察到或在報(bào)告中出現(xiàn)，我們決定問一問，鳥類是否使用什么策略來避免在空中相撞？”。

圖片來源：imageBROKER/Alamy

為了避免相撞，虎皮鸚鵡呈線性向右轉(zhuǎn)

為了揭開鳥類為何能夠避免在空中相撞的本質(zhì)，研究人員構(gòu)建了一個(gè)長70英尺長的管道，并配備有明亮的燈光使接受測(cè)試的雄性虎皮鸚鵡可以很容易地看到對(duì)方。接著他們?cè)诠艿赖膬啥送瑫r(shí)釋放一只虎皮鸚鵡，并利用高速攝像機(jī)捕捉兩只虎皮鸚鵡如何在有限的管道空間內(nèi)有驚無險(xiǎn)的避開彼此的每一個(gè)瞬間。

飛行管道的側(cè)視圖（A）和平面圖（B）

紅色和藍(lán)色虛線分別表示兩臺(tái)高速攝影機(jī)的視野

在四天受測(cè)試時(shí)間里，7對(duì)鸚鵡102次放飛沒有一次相撞。當(dāng)研究人員回顧所拍攝的視頻時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)鳥類能夠避免在空中相撞多虧了上述兩種演化而來的特性。有大約85%的這種情形下，鳥類采用轉(zhuǎn)向右上方的方式來避免相撞。Srinivasan說：“這似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單又高效的避免迎面相撞的策略，”。

虎皮鸚鵡似乎也需要抉擇是該向上或者向下飛以避開正在接近的另一只鳥，并且這一對(duì)虎皮鸚鵡幾乎不會(huì)做出相同方向的選擇——一個(gè)具有基本條件反射能力的人走在人行道上時(shí)也不必?fù)?dān)心彼此相撞這一問題。而鳥類如何做出這樣的決定還是一個(gè)尚未解決的問題；研究人員推測(cè)，不是每只虎皮鸚鵡都喜歡同一飛行高度，或者成群飛行時(shí)的層次決定了誰飛得高，誰飛得低。

這個(gè)結(jié)果并非完全的出人意料， Srinivasan和他的團(tuán)隊(duì)指出：“這是已知的，例如，飛行員被教導(dǎo)當(dāng)他們意識(shí)到與另一架飛機(jī)相撞事故迫在眉睫時(shí)應(yīng)該向右轉(zhuǎn)，”Srinivasan說：“有趣的發(fā)現(xiàn)是早在數(shù)百萬年前生物界便有了這條潛規(guī)則?！?/p>

我們尚不明確為什么人類還沒有類似的適應(yīng)策略。Srinivasan說這可能是因?yàn)槲覀儧]有足夠長的時(shí)間生活在高密度的空間來演化出這種本能，也可能是因?yàn)橛嫦嘧驳牟叫兴俣葮O少是致命的，因此，從演化的角度來說這并不是必要的。
不過沒關(guān)系，陷入這樣的迎面糾纏毫無疑問會(huì)讓你感覺自己很蠢，也許這時(shí)你應(yīng)該向鳥類學(xué)習(xí)一下它們的策略。下一次你在人行道上遇到類似的情形時(shí)，向右轉(zhuǎn)！希望對(duì)方能夠意會(huì)并與你錯(cuò)開。

參考資料略